第七讲 工程材料与制品 1
1 第七 讲 工程材料与制品
简述 纵观我国历史，在土木工程材料的生产和使用方 面，曾经取得伟大的成就。在金属冶炼、木材防 腐和陶瓷工艺等方面，都曾居世界领先地位。我 国古代许多有名的建筑物如万里长城、都江堰水 利工程、明故宫和一些宏伟壮观的寺庙、楼阁、 塔等都说明：当时我国土木工程材料特别是天然 石料、砖瓦、木材、油漆和粘结材料的生产和应 用技术都达到了很高的水平。每当出现新的建筑 材料时，土木工程就有飞跃式的发展。土木工程 的三次飞跃发展是砖瓦的出现、钢材的大量运用、 混凝土的兴起。 2
2 简述 ◼ 纵观我国历史，在土木工程材料的生产和使用方 面，曾经取得 伟大的成就。在金属冶炼、木材防 腐和陶瓷工艺等方面，都曾居世界领先地位。我 国古代许多有名的建筑物如万里长城、都江堰水 利工程、明故宫和一些宏伟壮观的寺庙、楼阁、 塔等都说明：当时我国土木工程材料特别是天然 石料、砖瓦、木材、油漆和粘结材料的生产和应 用技术都达到了很高的水平。每当出现新的建筑 材料时，土木工程就有飞跃式的发展。土木工程 的三次飞跃发展是砖瓦的出现、钢材的大量运用、 混凝土的兴起
简述 ■任何土木工程建（构）筑物（包括道路、 桥梁、港口、码头、矿井、隧道等)都是 用材料按一定要求建造，土木工程中所使用 的各种材料统称为土木工程材料。材料的 品种很多，一般分为金属材料和非金属材 料两大类。金属材料包括黑色金属（钢、 铁)与有色金属；而非金属材料，按其化 学成分，则有无机（矿物质）与有机之别。 3
3 简述 ◼ 任何土木工程建（构）筑物（包括道路、 桥梁、港口、码头、矿井、隧道等）都是 用材料按一定要求建造,土木工程中所使用 的各种材料统称为土木工程材料。材料的 品种很多，一般分为金属材料和非金属材 料两大类。金属材料包括黑色金属（钢、 铁）与有色金属；而非金属材料，按其化 学成分，则有无机（矿物质）与有机之别
材料也可按功能分类，一般分为结构材料 (承受荷载作用的材料，如基础、柱、梁 所用的材料)和功能材料（具有其它功能 的材料，如起围护、防水、装饰、保温隔 热作用等的材料)。材料还可按用途分类， 如建筑结构材料；桥梁结构材料；水工结 构材料；路面结构材料；建筑墙体材料： 建筑装饰材料；建筑防水材料；建筑保温 材料等。工程上通常按材料的化学成分将 材料分为三大类，如表。 4
4 ◼ 材料也可按功能分类，一般分为结构材料 （承受荷载作用的材料，如基础、柱、梁 所用的材料）和功能材料（具有其它功能 的材料，如起围护、防水、装饰、保温隔 热作用等的材料）。材料还可按用途分类， 如建筑结构材料；桥梁结构材料；水工结 构材料；路面结构材料；建筑墙体材料； 建筑装饰材料；建筑防水材料；建筑保温 材料等。工程上通常按材料的化学成分将 材料分为三大类，如表
金属材料 黑色金属（铁、钢）、有色金属 (铝、铜及合金等) 天然石材（砂、石及各种岩石加 无机材料 工成的石材)，烧土制品 非金属材料 (砖、瓦、陶瓷)，玻璃胶 凝材料（石灰、石膏、水玻 璃、水泥)，混凝土、砂浆 植物材料 木材、竹材等 有机材料 沥青材料 石油沥青、煤沥青及其制品 高分子材料 塑料、涂料、胶粘剂 复合材料 钢筋混凝土、聚合物混凝土、玻璃钢、纸面或 纤维石膏板
5 无机材料 金属材料 黑色金属（铁、钢）、有色金属 （铝、铜及合金等） 非金属材料 天然石材（砂、石及各种岩石加 工成的石材），烧土制品 （砖、瓦、陶瓷），玻璃胶 凝材料（石灰、石膏、水玻 璃、水泥），混凝土、砂浆 有机材料 植物材料 沥青材料 高分子材料 木材、竹材等 石油沥青、煤沥青及其制品 塑料、涂料、胶粘剂 复合材料 钢筋混凝土、聚合物混凝土、玻璃钢、纸面或 纤维石膏板
7.1砖、瓦、砂、石、灰 ■ 砖、瓦、砂、石、灰可统称为地方材料， 由于其工程用量大，原料价格低，一般都 在当地或附近采购。砖、瓦、砂、石、灰 这些材料是最基本的建筑材料。无论是在 古代，还是在现代的建筑领域中，砖、瓦、 砂、石、灰处于不可替代的地位。就好比 水是由氢元素和氧元素组成的，建筑都是 由砖、瓦、砂、石、灰等基本的建筑材料 组成的。 6
6 7.1 砖、瓦、砂、石、灰 ◼ 砖、瓦、砂、石、灰可统称为地方材料， 由于其工程用量大，原料价格低，一般都 在当地或附近采购。砖、瓦、砂、石、灰 这些材料是最基本的建筑材料。无论是在 古代，还是在现代的建筑领域中，砖、瓦、 砂、石、灰处于不可替代的地位。就好比 水是由氢元素和氧元素组成的，建筑都是 由砖、瓦、砂、石、灰等基本的建筑材料 组成的
在古埃及，充满着智慧和勤劳的古埃及人民不可 思议地创造了世界的七大奇迹之一的金字塔。金 字塔由砂、石、灰等古老而基本的材料建成，完 全没有含有当今科技的混凝土和钢筋。我们祖先 也是充满着智慧和勤劳的，当时我们的造桥技术 处于领先地位，能横跨很宽的河流而中间不用桥 墩。这不仅体现了较好的结构特性，而且还表明 古人对砖、砂、石、灰等材料有较高制作水平和 使用方法。如赵州桥经历了几百年沧桑仍然屹立
7 ◼ 在古埃及，充满着智慧和勤劳的古埃及人民不可 思议地创造了世界的七大奇迹之一的金字塔。金 字塔由砂、石、灰等古老而基本的材料建成，完 全没有含有当今科技的混凝土和钢筋。我们祖先 也是充满着智慧和勤劳的，当时我们的造桥技术 处于领先地位，能横跨很宽的河流而中间不用桥 墩。这不仅体现了较好的结构特性，而且还表明 古人对砖、砂、石、灰等材料有较高制作水平和 使用方法。如赵州桥经历了几百年沧桑仍然屹立 在那里
砖 ■ 砖是一种常用的砌筑材料。砖瓦的生产和使用在 我国历史悠久，有“秦砖汉瓦”之称。制砖的原 料容易取得，生产工艺比较简单，价格低、体积 小便于组合，粘土砖还有防火、隔热、隔声、吸 潮等优点。至今仍然广泛地用于墙体、基础、柱 等砌筑工程中。但是，生产传统粘士砖毁田取土量 大、能耗高、砖自重大，施工的劳动强度高、工 效低，因此有逐步改革并用新型材料取代的必要 有的城市已禁止在建筑物中使用粘土砖。 8
8 砖 ◼ 砖是一种常用的砌筑材料。砖瓦的生产和使用在 我国历史悠久，有“秦砖汉瓦”之称。制砖的原 料容易取得，生产工艺比较简单，价格低、体积 小便于组合，粘土砖还有防火、隔热、隔声、吸 潮等优点。至今仍然广泛地用于墙体、基础、柱 等砌筑工程中。但是, 生产传统粘土砖毁田取土量 大、能耗高、砖自重大，施工的劳动强度高、工 效低，因此有逐步改革并用新型材料取代的必要。 有的城市已禁止在 建筑物中使用粘土砖
砖按照生产工艺分为烧结砖和非烧结砖： 按所用原材料分为粘土砖、页岩砖、煤矸 石砖、粉煤灰砖、炉渣砖和灰砂砖等；按 有无孔洞分为空心砖、多孔砖和实心砖。 砖的各部分名称 烧结多孔砖 数 拱壳空心种
9 ◼ 砖按照生产工艺分为烧结砖和非烧结砖； 按所用原材料分为粘土砖、页岩砖、煤矸 石砖、粉煤灰砖、炉渣砖和灰砂砖等；按 有无孔洞分为空心砖、多孔砖和实心砖
除粘土外，也可利用粉煤灰、煤矸石和 页岩等为原料烧制砖，这是由于它们的化 学成分与粘土相近，但因其颗粒细度不及 粘土，故塑性差，制砖时常需掺入一定量 的粘土，以增加可塑性。 利用煤矸石和粉煤灰等工业废渣烧砖， 不仅可以减少环境污染、节约良田，而且 可以节省大量燃料煤。是三废利用、变废 为宝的有效途径。近年来国内外都在研制 非烧结砖。如非烧结粘土砖是利用不适合 种田的山泥、废土、砂等，加入少量水泥 或石灰作固结剂及微量外加剂和适量水混 合搅拌压制成型，自然养护或蒸养一定时 间即成。 10
10 ◼ 除粘土外，也可利用粉煤灰、煤矸石和 页岩等为原料烧制砖，这是由于它们的化 学成分与粘土相近，但因其颗粒细度不及 粘土，故塑性差，制砖时常需掺入一定量 的粘土，以增加可塑性。 利用煤矸石和粉煤灰等工业废渣烧砖， 不仅可以减少环境污染、节约良田，而且 可以节省大量燃料煤。是三废利用、变废 为宝的有效途径。近年来国内外都在研制 非烧结砖。如非烧结粘土砖是利用不适合 种田的山泥、废土、砂等，加入少量水泥 或石灰作固结剂及微量外加剂和适量水混 合搅拌压制成型，自然养护或蒸养一定时 间即成